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连续碳纤维3D打印圆形增强蜂窝的面内压缩性能

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复合材料学报 2024年第4期41卷 1776-1787页

作者：孟云聪周光明蔡登安南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016

为提高圆形蜂窝(CH)的抗压缩性能和吸能性能,以CH结构为基础,在横向和竖向上增设树叶形支撑,提出了单向增强圆形蜂窝(SEH)和双向增强圆形蜂窝(DEH)两种改进型蜂窝。以碳纤维(CF)作为增强体,聚乳酸(PLA)为基体,使用连续纤维3D打印技术制... 详细信息

为提高圆形蜂窝(CH)的抗压缩性能和吸能性能,以CH结构为基础,在横向和竖向上增设树叶形支撑,提出了单向增强圆形蜂窝(SEH)和双向增强圆形蜂窝(DEH)两种改进型蜂窝。以碳纤维(CF)作为增强体,聚乳酸(PLA)为基体,使用连续纤维3D打印技术制造了试验件,并规划结构内部CF的成型路径,同时设置PLA对照组。通过准静态压缩试验研究各蜂窝的面内压缩性能、吸能特性和结构的变形失效模式。结果表明:CF增强后的DEH-CF相较CH-CF在比吸能上提升167.63%。CH、SEH和DEH在采用CF增强后,比吸能相比PLA对照组分别提高43.37%、63.17%和161.58%,平均压缩力分别提高51.72%、61.81%和96.09%。研究发现,CF增强结构内部的纤维路径规划会影响结构的刚度和变形行为,采用“支撑一体化成型”路径的DEH-CF在压缩时,其结构动态泊松比保持在PLA对照组33.36%以下。

关键词：圆形蜂窝面内压缩连续纤维路径规划 3D打印复合材料

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声衬声振响应及其对阻抗影响的实验研究

实验流体力学 2024年第1期38卷 57-66页

作者：邱世昊陈超李晓东北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191

声衬在高声压级声波激发下产生声振响应,刚性假设不再成立,其结构振动会对吸声产生一定影响。本文针对振动对声衬吸声的影响和声振响应开展实验研究,通过参数化研究,获得了不同工况和不同穿孔板几何参数下声振响应对声阻抗的影响规律。... 详细信息

声衬在高声压级声波激发下产生声振响应,刚性假设不再成立,其结构振动会对吸声产生一定影响。本文针对振动对声衬吸声的影响和声振响应开展实验研究,通过参数化研究,获得了不同工况和不同穿孔板几何参数下声振响应对声阻抗的影响规律。实验结果表明:穿孔板振动会导致声阻在结构共振频率处出现波峰或波谷,吸声系数出现“额外”的吸声波峰或吸声波谷;穿孔率和声压级的增大会减弱振动的影响,且存在一个临界穿孔率;穿孔板参数会影响高声压级下结构振动导致声阻变化的特征;在结构共振频率附近,小孔–面板速度相位差会发生突变,导致相对速度增大,吸声效果改变。

关键词：声衬声阻抗声振响应

冷却气进气角度对端壁泄漏流气膜冷却特性影响

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航空动力学报 2024年第8期39卷 69-77页

作者：唐润泽李海旺周志宇谢刚北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191 北京航空航天大学航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 天目山实验室(浙江省航空实验室) 杭州311121 北京航空航天大学飞行学院北京100191

基于叶盘一体化模型,通过使用切应力输运(SST)模型对雷诺平均Naiver-Stokes(RANS)方程进行求解的方式研究了涡轮叶片端壁泄漏流气膜冷却特性,盘腔出口处的旋转雷诺数为1.5×10^(5)。为保证冷气与主流的密度比,冷却气使用二氧化碳来模拟... 详细信息

基于叶盘一体化模型,通过使用切应力输运(SST)模型对雷诺平均Naiver-Stokes(RANS)方程进行求解的方式研究了涡轮叶片端壁泄漏流气膜冷却特性,盘腔出口处的旋转雷诺数为1.5×10^(5)。为保证冷气与主流的密度比,冷却气使用二氧化碳来模拟,其在盘腔和主流中的扩散通过求解湍流输运方程得到。通过传质模拟传热的方式研究了由二级导向器进入盘腔的冷却气进气角度(-45°,0°,+45°)对端壁绝热气膜冷却效率的影响。研究发现:改变冷却气进气角度对端壁冷却特性影响明显,-45°进气角度能明显提高各冷却气与主流质量流量比下的端壁气膜冷却效率。

关键词：燃气涡轮发动机涡轮叶片端壁泄漏流气膜冷却

倾转旋翼/机翼连续过渡状态气动性能仿真分析

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浙江大学学报（工学版） 2024年第4期58卷 857-866页

作者：王孟恬金台刘尧龙浙江大学航空航天学院浙江杭州310027

基于重叠网格,构建适用于连续倾转过渡状态模拟的数值计算框架.针对无人机中的2个重要部件——旋翼和机翼,模拟旋翼/机翼系统从固定翼模式倾转至直升机模式的过渡状态.采用雷诺平均方程,比较不同前进比下的气动性能变化,分析侧风风速对... 详细信息

基于重叠网格,构建适用于连续倾转过渡状态模拟的数值计算框架.针对无人机中的2个重要部件——旋翼和机翼,模拟旋翼/机翼系统从固定翼模式倾转至直升机模式的过渡状态.采用雷诺平均方程,比较不同前进比下的气动性能变化,分析侧风风速对过渡状态的气动性能影响.结果表明,机翼升阻力系数随着倾转角的增大而减小,变化程度随着前进比的增大而减小;旋翼拉力随着倾转角的增大而增大,变化程度随着前进比的增大而增大.当来流存在侧风情况时,机翼升阻力系数减小,在倾转角到65°后侧风风速较小时的机翼性能有一定提升.旋翼的拉力系数大小受侧风影响不大,但振荡幅度会因此增大.

关键词：倾转旋翼机过渡状态气动特性重叠网格数值仿真

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博弈环境下的多无人机系统协同路径规划

北京航空航天大学学报 2024年

作者：范芮滔刘昊程明马超群刘大卫北京航空航天大学人工智能研究院北京航空航天大学宇航学院中国兵器科学研究院

研究了博弈环境下的多无人机系统在模型动力学不确定和输入受限条件下的协同路径规划问题。在博弈环境中，我方无人机需要通过协同路径规划捕获对方无人机，并且考虑避开禁区和避碰。首先提出了一种基于注意力机制的长短期记忆模型来预... 详细信息

研究了博弈环境下的多无人机系统在模型动力学不确定和输入受限条件下的协同路径规划问题。在博弈环境中，我方无人机需要通过协同路径规划捕获对方无人机，并且考虑避开禁区和避碰。首先提出了一种基于注意力机制的长短期记忆模型来预测对方无人机的轨迹，帮助我方无人机进行后续的协同路径规划。然后通过构造性能函数将协同路径规划问题转化为输入受限下的最优控制问题。接着提出了一种基于历史数据的不依赖于模型参数的积分强化学习方法实现了输入受限下的最优控制。仿真结果验证了所提出的方法的有效性。

关键词：多智能体系统路径规划非线性系统强化学习无人机

基于时间有限元的非线性系统周期响应求解及稳定性分析

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振动与冲击 2024年第1期43卷 276-282页

作者：郑永进汪利刘祚秋中山大学航空航天学院深圳518107

非线性现象广泛存在于结构分析之中,获取非线性系统的周期响应对分析结构的频响特征、分岔与稳定特性至关重要。为此,一种基于时间有限元的非线性系统周期响应求解方法被提出。该方法在伽辽金时间有限元法的基础上,引入周期边界条件,并... 详细信息

非线性现象广泛存在于结构分析之中,获取非线性系统的周期响应对分析结构的频响特征、分岔与稳定特性至关重要。为此,一种基于时间有限元的非线性系统周期响应求解方法被提出。该方法在伽辽金时间有限元法的基础上,引入周期边界条件,并结合牛顿迭代法进行求解。该方法的优势在于:能够简单地处理非光滑周期荷载(如阶跃或冲击周期荷载);能够直接根据时间有限元的系统矩阵计算传递矩阵和Floquet乘子,进而判定周期解的稳定性。最后,通过数值算例验证了所提时间有限元在非线性系统周期响应求解及稳定性分析中的正确性、收敛性以及精度。

关键词：非线性系统时间有限元非光滑周期荷载稳定性分析稳态响应

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阵列数字阀控电液压力伺服系统混合编码控制

机械工程学报 2024年第4期60卷 143-154页

作者：高强李林飞朱玉川南京航空航天大学机电学院南京210016 南京航空航天大学无锡研究院无锡214000 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心镇江212013

针对变转速直升机摩擦离合传动对高可靠电液压力伺服控制技术的需求,基于A型半桥液阻回路和并联数字液压技术提出一种阵列数字阀控电液压力伺服结构。在深入分析系统工作原理基础上,建立其数学模型,揭示等值编码型阵列数字阀输出流量特... 详细信息

针对变转速直升机摩擦离合传动对高可靠电液压力伺服控制技术的需求,基于A型半桥液阻回路和并联数字液压技术提出一种阵列数字阀控电液压力伺服结构。在深入分析系统工作原理基础上,建立其数学模型,揭示等值编码型阵列数字阀输出流量特性。为进一步提高数字阀压力控制精度和使用寿命,提出一种融合非线性脉冲数量调制(Pulse number modulation,PNM)编码、非对称差动脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)、信号缓冲分配以及信号循环分配技术的混合编码控制策略。试验结果表明,当采用混合编码控制策略后,在跟踪恒定压力时的最大和平均误差相较于PNM编码控制器分别减少47.6%和87.9%,并且切换次数标准差相较于差动PWM控制器从31.6降至为2.5。因此所提出的混合编码控制策略可有效兼顾压力控制的高精度,以及阵列数字阀切换次数分布均匀性。

关键词：阵列数字阀压力伺服阀 PNM编码差动PWM 混合编码控制

混合动力推进系统与飞机数字化设计现状与展望

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推进技术 2024年第3期45卷 84-100页

作者：康乐冉千禧毛军逵余之圳韩枫南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 南京航空航天大学综合能源研究院江苏南京210016 南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室江苏南京210016

本文总结了国内外针对混合动力推进系统及飞机发展专门开发的数字化设计工具,归纳了其相应设计方法及特点。综合来看,为了满足混合动力飞机的设计需求,集成高精度电系统和热能管理系统模型,建立针对性的性能评估体系、飞机与发动机设计... 详细信息

本文总结了国内外针对混合动力推进系统及飞机发展专门开发的数字化设计工具,归纳了其相应设计方法及特点。综合来看,为了满足混合动力飞机的设计需求,集成高精度电系统和热能管理系统模型,建立针对性的性能评估体系、飞机与发动机设计的数据耦合交互、研究设计与安全性分析相统一的建模方法、基于人工智能方法提高优化设计管理能力是目前面向其特点的关键发展方向,并为其后续的实验验证、适航条例制定等工程应用提供重要的技术支撑和设计依据。

关键词：混合动力推进系统设计混合动力飞机设计多学科优化设计混合动力评价体系综述

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基于图论的变换器冗余开关自动识别方法

北京航空航天大学学报 2024年

作者：莫李平宋吉祥陈桂鹏厦门大学航空航天学院厦门大学深圳研究院

在电能变换需求日益增长的背景下，推演具有不同性能的新型变换器成为研究热点。当前的推演方法往往未考虑变换器开关冗余的因素，导致了它们的推演结果中同时存在含冗余开关的变换器和不含冗余开关的变换器。为了从海量的推演结果中快... 详细信息

在电能变换需求日益增长的背景下，推演具有不同性能的新型变换器成为研究热点。当前的推演方法往往未考虑变换器开关冗余的因素，导致了它们的推演结果中同时存在含冗余开关的变换器和不含冗余开关的变换器。为了从海量的推演结果中快速地剔除含冗余开关的变换器，本文开展了变换器冗余开关自动识别的研究。首先，分析了变换器冗余开关与其有效开关模态的关系，并在此基础上归纳了冗余开关的识别准则；然后，基于图论将识别准则转化为对应的图准则；最后，应用图搜索算法结合图准则建立冗余开关自动识别方法。为验证冗余开关自动识别方法的可行性，将其用于识别现存单电感多端口变换器的冗余开关。识别结果表明，本文的方法可以批量、准确地识别出这些变换器的所有冗余开关，验证了冗余开关自动识别方法的可行性。

关键词：图论变换器冗余开关自动识别开关模态